高節(jié)竹地上器官氮、磷、鉀含量及積累特性

儲(chǔ)曉燕，楊 杰，葉柳欣，鄭 蓉

(1.浙江省建德市林業(yè)局，浙江 建德 311600； 2.福建省林業(yè)科學(xué)研究院，福建 福州 350012； 3.浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州311300)

植株不同器官的氮、磷、鉀含量體現(xiàn)了植物對(duì)其的需求量和吸收能力[1]，影響著植物的生產(chǎn)力、生物量，對(duì)林地養(yǎng)分平衡的維持具有重要作用[2]。竹林是我國(guó)森林資源的重要組成部分，總面積超過2200萬(wàn)hm2[3]，具有一次造林即可長(zhǎng)期不間斷收獲的特點(diǎn)[4]。

高節(jié)竹(Phyllostachysprominens)是優(yōu)良的筍材兼用竹種，產(chǎn)于浙江的臨安、桐廬、德清、海寧、余杭、杭州、富陽(yáng)等地，在福建順昌、德化、福州、永安等地也有引種栽培。高節(jié)竹適應(yīng)性強(qiáng)，竹筍具有產(chǎn)量高、品質(zhì)佳、加工性能好和可食率高等特點(diǎn)，是區(qū)域農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的筍材兩用竹種。相關(guān)學(xué)者已對(duì)高節(jié)竹的高效栽培[5]、環(huán)境生理生態(tài)[6-7]、化學(xué)成分[8]，鞭筍品質(zhì)及采后變化[9-10]、病害發(fā)生規(guī)律及防治[11-12]等進(jìn)行了較多的研究，但對(duì)于不同年齡葉、枝、稈中氮、磷、鉀的研究還未涉及。本文對(duì)不同年齡高節(jié)竹地上部氮、磷、鉀含量、積累和分配進(jìn)行研究，旨在為高節(jié)竹林地養(yǎng)分管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于浙江省桐廬縣，地理位置120°18′39″ E、27°29′29″ N，海拔45 m，坡度2°，南坡。屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年均氣溫17.9 ℃，年均無(wú)霜期248 d，年均降水量1670 mm。試驗(yàn)地土壤基本理化性質(zhì)為pH 5.5，有機(jī)質(zhì)30.7 g·kg-1，堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為127.5、11.5、89.2 mg·kg-1。試驗(yàn)樣地為長(zhǎng)期人為經(jīng)營(yíng)高節(jié)竹林，立竹密度9700株·hm-2，平均胸徑7.0 cm，竹高10～12 m，每年春季進(jìn)行竹林墾覆并施肥1次，以復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)為主，施肥量約0.75～1.5 t·hm-2。

1.2 樣品采集與分析

1.2.1 生物量調(diào)查與樣品采集 2017年8月，在全面踏查的基礎(chǔ)上，在人工種植的高節(jié)竹純林中選擇1～5 a年齡段、生長(zhǎng)狀況良好的高節(jié)竹林分4塊，建立20 m × 20 m的標(biāo)準(zhǔn)地。

在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進(jìn)行每株檢尺，并按不同年齡記錄，同時(shí)計(jì)算不同竹齡高節(jié)竹平均胸徑；選取不同年齡標(biāo)準(zhǔn)株(平均胸徑植株)各3株，并采用全收獲法砍伐。將標(biāo)準(zhǔn)株按葉、枝、稈分開，稱出各器官鮮重并各取500～1000 g(準(zhǔn)確稱重)樣品于樣品袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室分析。地上部生物量按樣地中各年齡標(biāo)準(zhǔn)株生物量和各年齡株數(shù)計(jì)算[13]。

1.2.2 分析方法和數(shù)據(jù)處理 植株樣品在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用去離子水清洗后，于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，用高速粉碎機(jī)將樣品粉碎后待用。將處理好的樣品分為2份，1份用Elementar Vario MAX CN碳氮元素分析儀(德國(guó)Elementar公司)測(cè)定氮(N)含量；另1份用H2SO4-H2O2凱氏消煮法溶樣，火焰光度計(jì)法測(cè)定鉀(K)含量；鉬藍(lán)比色-分光光度法測(cè)定磷(P)含量[14]。

數(shù)據(jù)處理使用Microsoft Excel 2003和DPS分析軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 高節(jié)竹不同器官生物量

由表1可知，高節(jié)竹生態(tài)系統(tǒng)地上部生物量為21810.3 kg·hm-2，不同器官生物量大小表現(xiàn)為稈(15009.9 kg·hm-2)>枝(4081.0 kg·hm-2)>葉(2719.4 kg·hm-2)。隨著年齡的增長(zhǎng)，不同器官生物量先增大后降低，以2年生植株的生物量最大。高節(jié)竹生態(tài)系統(tǒng)中葉、枝、稈生物量占地上部生物量的比例分別為12.5%、18.7%、68.8%。

表1 高節(jié)竹生態(tài)系統(tǒng)地上部生物量

2.2 不同年齡高節(jié)竹葉枝稈氮含量

從圖1可知，不同年齡高節(jié)竹氮含量大小順序?yàn)槿~>枝>稈，葉片中平均氮含量分別是枝、稈的2.7、5.7倍。1、3、5年生的高節(jié)竹葉片中氮含量高于2、4年生，枝、稈氮含量則隨著年齡的增大而減少。葉、枝、稈中平均氮含量為20.48、7.48、3.62 g·kg-1。

2.3 不同年齡高節(jié)竹葉枝稈磷含量

從圖2可知，不同年齡高節(jié)竹磷含量大小順序也表現(xiàn)為葉>枝>稈。葉片中磷含量表現(xiàn)為1、3、5年生大于2、4年生；隨著年齡的增大，枝、稈中磷含量均降低，其中稈中降低更為明顯。葉、枝、稈中平均磷含量為0.87、0.63、0.48 g·kg-1。

圖1 不同年齡高節(jié)竹各器官中氮含量圖2 不同年齡高節(jié)竹各器官中磷含量

圖3 不同年齡高節(jié)竹各器官中鉀含量

2.4 不同年齡高節(jié)竹葉枝稈鉀含量

從圖3可知，高節(jié)竹鉀含量大小順序?yàn)槿~>枝>稈。2、4年生高節(jié)竹葉片中鉀含量低于1、3、5年生，平均鉀含量為13.02 g·kg-1；枝、稈中鉀含量隨著年齡的增大而減少，其中稈中鉀含量降低明顯，枝、稈中鉀平均含量分別為6.00、4.85 g·kg-1。

2.5 高節(jié)竹各器官氮磷鉀積累量

從表2可知，高節(jié)竹地上部氮、磷、鉀的積累量為294.90 kg·hm-2，大小順序?yàn)镹(141.97 kg·hm-2)>K(140.06 kg·hm-2)>P(12.88 kg·hm-2)。3種營(yíng)養(yǎng)元素在稈中積累量最大(142.16 kg·hm-2)；其次是葉(93.51 kg·hm-2)；枝中的積累量最小，僅59.23 kg·hm-2。

表2 不同年齡不同器官氮、磷、鉀積累量 kg·hm-2

2.6 高節(jié)竹各器官營(yíng)養(yǎng)元素的分配

圖4 高節(jié)竹氮、磷、鉀積累量在各器官中的分配

由圖4可知，氮、磷、鉀 3種營(yíng)養(yǎng)元素在葉、枝、稈中的分配率不同，磷、鉀在稈中的分配率均大于50%以上，分別為60.1%、56.2%；氮素在葉、稈中的比例相同，均為39.2%。

3 討論與結(jié)論

植物不同器官營(yíng)養(yǎng)元素含量主要由植物的遺傳特性(植物的種類和品質(zhì))決定，同時(shí)還受到環(huán)境因素的影響，營(yíng)養(yǎng)元素含量在同一植株不同器官中的含量也有較大差異。本次研究結(jié)果表明，氮、磷、鉀含量在高節(jié)竹植株中均表現(xiàn)為葉>枝>稈。葉片是植物光合作用的重要營(yíng)養(yǎng)器官，具有最為活躍的生命活動(dòng)，因而葉中的氮、磷、鉀含量也最高，這與葉晶等[15]在青皮竹上的研究一致。

高節(jié)竹枝、稈中營(yíng)養(yǎng)元素含量隨著竹子年齡增大而減小，這與劉歡等[16]在粉單竹上的研究基本一致，表明代謝強(qiáng)盛的幼齡竹需要積累更多的營(yíng)養(yǎng)元素，從而有利于其生長(zhǎng)，而后隨著竹株年齡的增大，氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行再分配，合成新竹逐步消耗而減少。而葉片中氮、磷、鉀的含量則表現(xiàn)為1、3、5年生的植株大于2、4年生的植株，這主要與高節(jié)竹2年換葉1次有關(guān)，新長(zhǎng)出的葉片其功能相對(duì)旺盛，營(yíng)養(yǎng)元素含量也相對(duì)較高，而2、4年生的植株葉片為老葉，由于養(yǎng)分的轉(zhuǎn)移，其含量也相對(duì)較低。高節(jié)竹竹林營(yíng)養(yǎng)元素的積累與分配主要決定于高節(jié)竹生物量的積累(現(xiàn)存量)及其各器官中營(yíng)養(yǎng)元素的含量。養(yǎng)分的年積累量為植物體內(nèi)養(yǎng)分元素積累的速率，依賴于林分生物量的增長(zhǎng)及養(yǎng)分元素的含量。高節(jié)竹地上部分氮、磷、鉀的積累量為294.90 kg·hm-2，不同器官積累量大小排序?yàn)槎?葉>枝，按營(yíng)養(yǎng)元素大小為氮>鉀>磷。氮素在葉、稈中所占比例均為39.2%，即氮素對(duì)高節(jié)竹的生長(zhǎng)和產(chǎn)量的形成具有重要作用，而磷、鉀大部分集中于竹稈中，分配率分別為60.1%、56.2%。